In718晶粒尺寸对超声背散射信号的影响及其无损评价方法

宋永锋¹，李雄兵^1,2，吴海平¹，司家勇²，韩晓芹¹

1. 中南大学交通运输工程学院2. 中南大学粉末冶金国家重点实验室

摘 要：制备晶粒尺寸不同的In718合金试样,采用经验模态分解（EMD）研究超声背散射信号的时频域特征,分析晶粒尺寸对不同频段固有模态函数（IMF）的影响,并探求各IMF信号的功率与晶粒尺寸之间的相关性.结果表明,原始背散射信号和IMF1信号的频带宽受晶粒尺寸变化影响均不显著;IMF2信号频域分布较为集中,峰值频率的幅值随晶粒的增大而增大,其功率与晶粒尺寸相关系数达0.995,显著高于其它模态,EMD过程实质上滤除了与晶粒尺寸无关的成分.以充分反映晶粒散射强度的IMF2成分作为晶粒尺寸评价的特征信号,建立面向In718晶粒尺寸的超声背散射EMD评价模型.晶粒尺寸实测结果显示,本方法的灵敏度是传统背散射法的3.7倍;对2个验证试样的评价误差分别为-3.72%和2.87%,精度显著高于声速法;与衰减法相比,本方法无需厚度信息,评价结果不受测厚误差的影响;此外,相比于金相法具有效率高及无需破坏待测件的优势.

关键词：In718高温合金;晶粒尺寸;超声无损评价;背散射信号;经验模态分解;固有模态函数;